Astrónomos internacionales están de festejo. La detección de una estructura cósmica colosal a miles de millones de años luz representa un hito para la astronomía contemporánea y para la ciencia ciudadana.

Se trata de un doble círculo de ondas de radio más distante y poderoso detectado hasta la fecha, identificado gracias a la colaboración entre astrónomos profesionales y aficionados de todo el mundo. Esta inusual formación, denominada RAD J131346.9+500320, no solo amplía los límites conocidos de este tipo de fenómenos, también plantea nuevas preguntas sobre la relación entre los agujeros negros supermasivos, las galaxias y el entorno cósmico que las rodea.

Su hallazgo abre un camino inesperado para entender cómo las explosiones energéticas moldean el universo a lo largo de escalas de tiempo inmensas.

Los círculos de radio extraños, conocidos por sus siglas en inglés como ORC, fueron descubiertos por primera vez en 2019 y desde entonces solo se confirmaron unos pocos casos. Son estructuras circulares detectables únicamente en frecuencias de radio y están formadas por plasma magnetizado relativista. Su tamaño resulta asombroso: pueden alcanzar diámetros que superan de 10 a 20 veces el de la Vía Láctea, y en su centro suele encontrarse una galaxia.

A pesar de su tamaño descomunal, su emisión es tan tenue que no pueden observarse en el espectro visible. Requieren radiotelescopios de enorme sensibilidad para ser detectados. Este rasgo explica por qué los astrónomos apenas pudieron confirmar una docena de ejemplos en los últimos años. RAD J131346.9+500320 se convirtió en el más luminoso y lejano de todos, con una posición a 7.500 millones de años luz de la Tierra, lo que significa que su luz comenzó su viaje cuando el universo tenía la mitad de su edad actual.

El descubrimiento se realizó gracias al trabajo conjunto entre el Laboratorio de Astronomía RAD@home y el radiotelescopio LOFAR, un instrumento de vanguardia compuesto por miles de antenas distribuidas a lo largo de los Países Bajos y de varias estaciones en Europa. LOFAR permite captar frecuencias bajas con una sensibilidad sin precedentes y genera imágenes detalladas de vastas áreas del cielo.

El proyecto RAD@home está liderado por el doctor Ananda Hota y reúne a personas con formación científica básica para colaborar en el análisis de datos astronómicos. Los participantes aprenden a identificar patrones tenues y estructuras difusas en imágenes de radio, un tipo de tarea en la que la intuición humana aún supera a los algoritmos de inteligencia artificial.

“Este trabajo muestra cómo los astrónomos profesionales y los científicos ciudadanos juntos pueden ampliar los límites del descubrimiento científico”, afirmó Hota, al describir el estudio científico publicado en la revista Oxford Academic que explica la observación. Su equipo no recibió un entrenamiento específico para buscar ORC, pero la estructura de doble anillo destacó de inmediato en las imágenes de LOFAR, marcando un antes y un después en este campo.

Un anillo doble que desconcierta a los astrónomos
RAD J131346.9+500320 presenta una característica extremadamente rara: dos anillos de radio que coinciden y forman una figura inusual en el espacio. Apenas se detectó otro ejemplo con esta configuración. La estructura se extiende a lo largo de 2,6 millones de años luz, es decir, unos 800 kiloparsecs.

Los investigadores sugieren que los dos anillos no están realmente conectados entre sí, sino que la apariencia de intersección se debe a la posición de observación desde la Tierra. Este tipo de disposición aporta pistas valiosas sobre la dinámica tridimensional del fenómeno, que todavía no se comprende del todo. “Genera más preguntas que respuestas”, reconoció la Real Sociedad Astronómica en un comunicado.

Los ORC representan un rompecabezas para la astrofísica moderna. Su morfología circular y su localización en torno a galaxias sugieren que se originan a partir de eventos energéticos de gran escala. Algunas teorías apuntan a ondas de choque generadas por colisiones de agujeros negros o fusiones de galaxias, mientras que otras proponen chorros relativistas y supervientos provenientes del núcleo galáctico como posibles causas.

En el caso de RAD J131346.9+500320, el equipo de Hota planteó que un enorme evento explosivo en la galaxia central reactivó nubes de plasma magnetizado antiguas, lo que produjo la brillante emisión en forma de anillos que ahora se observa. “Sugerimos que se produjo un gran evento explosivo en la galaxia central”, explicó Hota. “La onda expansiva resultante podría haber revitalizado antiguas nubes de plasma magnetizado, haciéndolas brillar de nuevo como anillos de radio”.

Los agujeros negros supermasivos desempeñan un papel central en este escenario. Aunque no absorben directamente estrellas, gas o polvo, sí generan discos de acreción giratorios a su alrededor. El material que se arremolina en esos discos alcanza temperaturas extremas y, bajo la influencia de intensos campos magnéticos, es expulsado en forma de chorros que viajan casi a la velocidad de la luz. Estas emisiones pueden extenderse mucho más allá de la galaxia anfitriona y afectar al medio intergaláctico.

El contacto entre esos chorros y el plasma circundante podría ser el origen de las ondas de choque que dan lugar a los ORC. Según el doctor Pratik Dabhade, coautor del estudio y profesor asistente en el Centro Nacional de Investigación Nuclear en Varsovia, “estos descubrimientos muestran que los ORC y los anillos de radio no son curiosidades aisladas, sino que forman parte de una familia más amplia de estructuras de plasma exóticas moldeadas por chorros de agujeros negros, vientos y sus entornos”.

La distancia a la que se encuentra este ORC permite a los investigadores asomarse a una época lejana, cuando el universo se encontraba en plena etapa de formación estelar. Su luz viajó 7.500 millones de años antes de llegar a la Tierra.

Este retraso temporal convierte al fenómeno en una especie de cápsula cósmica que registra eventos ocurridos cuando el cosmos tenía la mitad de su edad actual.

Estudiar estos anillos en distintos momentos de la historia del universo ofrece una oportunidad única para comprender cómo las explosiones energéticas influyen en el gas circundante, en la formación de estrellas y en la evolución de las galaxias. “Al estudiarlas a lo largo de diferentes épocas cósmicas, podemos empezar a revelar cómo estas explosiones energéticas influyen en el gas circundante y desencadenan o inhiben la formación estelar”, explicó Hota.

La identificación de RAD J131346.9+500320 marca también un hito para la ciencia ciudadana. Es el primer ORC detectado por voluntarios y el primero identificado con LOFAR. Esta combinación demostró ser particularmente efectiva para localizar estructuras extremadamente tenues que escapan a la mayoría de los algoritmos automáticos.

Ray Norris, astrofísico australiano que lideró el descubrimiento de los primeros ORC, celebró este avance. Señaló que entrenar inteligencia artificial para detectar estos objetos resulta difícil porque existen muy pocos ejemplos confirmados. “Los ORC son muy difíciles de encontrar, pero sabemos que debe haber cientos en los datos. Por el momento, la ciencia ciudadana parece ser el mejor enfoque y estos chicos parecen estar haciendo un excelente trabajo”, precisó Norris.

El hallazgo no se limita a un único objeto. El equipo de RAD@home detectó otros dos gigantes cósmicos con características inusuales. Uno de ellos, RAD J122622.6+640622, se extiende a lo largo de casi tres millones de años luz y presenta un chorro que se desvía abruptamente antes de formar un anillo de radio de 100.000 años luz.

El otro, RAD J142004.0+621715, alcanza 1,4 millones de años luz y muestra un anillo similar en uno de sus extremos, además de un segundo chorro angosto en el lado opuesto de la galaxia anfitriona. Estas formaciones se encuentran en cúmulos de galaxias con masas equivalentes a 100 billones de soles, lo que sugiere que las interacciones entre los chorros relativistas y el plasma caliente del entorno juegan un papel decisivo en la generación de estas estructuras colosales.

La rareza de los ORC y la escasez de ejemplos conocidos convierten cada descubrimiento en una oportunidad para afinar las teorías existentes. Sin embargo, para resolver definitivamente el misterio se necesitarán instrumentos aún más poderosos. El Square Kilometer Array (SKA), actualmente en construcción en Sudáfrica y Australia, promete revolucionar este campo.

Este radiotelescopio, que estará compuesto por miles de antenas parabólicas y un millón de antenas de baja frecuencia, tendrá un área de recolección superior a un millón de metros cuadrados. Su sensibilidad y cobertura permitirán examinar el cielo con un detalle sin precedentes y detectar cientos de ORC que permanecen ocultos. Su puesta en funcionamiento está prevista para 2028 y ofrecerá datos cruciales sobre la interacción entre agujeros negros, galaxias y el plasma intergaláctico.

Mientras tanto, la colaboración entre profesionales y voluntarios continuará desempeñando un rol clave. Hota destacó que el progreso científico no depende exclusivamente de algoritmos avanzados.

“El hecho de que los científicos ciudadanos los descubrieran destaca la importancia continua del reconocimiento de patrones humanos, incluso en la era del aprendizaje automático”, afirmó. Esta combinación de instrumentos sofisticados y participación ciudadana podría ser la clave para desentrañar la naturaleza de estas enigmáticas estructuras. Cada nuevo ORC hallado no solo amplía el mapa del universo conocido, también ofrece una ventana única hacia procesos cósmicos que moldearon galaxias cuando el universo era joven.

El descubrimiento de RAD J131346.9+500320 representa un avance en varios frentes. Aporta datos inéditos sobre estructuras cósmicas lejanas, refuerza la relevancia de la ciencia ciudadana y marca el comienzo de una nueva etapa en el estudio de fenómenos que permanecen en los márgenes de nuestra comprensión.

Con el desarrollo de telescopios de nueva generación y la participación activa de observadores de todo el mundo, el misterio de los ORC podría dejar de ser un enigma y convertirse en una pieza clave para entender el pasado violento y creativo del cosmos.

JZ